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1、
反證法
一、教學目標:結(jié)合已經(jīng)學過的數(shù)學實例,了解間接證明的一種基本方法──反證法;了解反證法的思考過程與特點。
二、教學重點:了解反證法的思考過程與特點。
教學難點:正確理解、運用反證法。
三、教學方法:探析歸納,講練結(jié)合
四、教學過程
(一)、復(fù)習:綜合法與分析法
綜合法與分析法各有其特點.從需求解題思路來看,分析法執(zhí)果索因,常常根底漸近,有希望成功;綜合法由因?qū)Ч?,往往枝?jié)橫生,不容易奏效。
就表達過程而論,分析法敘述煩瑣,文辭冗長;綜合法形式簡潔,條理清晰.也就是說,分析法利于思考,綜合法宜于表述。
因此,在實際解題時,常常把分析法和綜合法結(jié)合起來運用,先以分
2、析法為主尋求解題思路,再用綜合法有條理地表述解題過程。
(二)、探究新課
1、反證法
反證法是一種間接證法,它是先提出一個與命題的結(jié)論相反的假設(shè),然后,從這個假設(shè)出發(fā),經(jīng)過正確的推理,導(dǎo)致矛盾,從而否定相反的假設(shè),達到肯定原命題正確的一種方法。反證法可以分為歸謬反證法(結(jié)論的反面只有一種)與窮舉反證法(結(jié)論的反面不只一種)。用反證法證明一個命題的步驟,大體上分為:(1)反設(shè);(2)歸謬;(3)結(jié)論。
反設(shè)是反證法的基礎(chǔ),為了正確地作出反設(shè),掌握一些常用的互為否定的表述形式是有必要的,例如:是/不是;存在/不存在;平行于/不平行于;垂直于/不垂直于;等于/不等于;大(小)于/不大(小)于
3、;都是/不都是;至少有一個/一個也沒有;至少有n個/至多有(n一1)個;至多有一個/至少有兩個;唯一/至少有兩個。
歸謬是反證法的關(guān)鍵,導(dǎo)出矛盾的過程沒有固定的模式,但必須從反設(shè)出發(fā),否則推導(dǎo)將成為無源之水,無本之木。推理必須嚴謹。導(dǎo)出的矛盾有如下幾種類型:與已知條件矛盾;與已知的公理、定義、定理、公式矛盾;與反設(shè)矛盾;自相矛盾。
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2、例題探析
例1、已知a是整數(shù),2能整除,求證:2能整除a.
證明:假設(shè)命題的結(jié)論不成立,即“2不能整除a”。
因為a是整數(shù),故a是奇數(shù),a可表示為2m+1(m為整數(shù)),則
,即是奇數(shù)。
所以,2不能整除。這與已知“2能整除
4、”相矛盾。于是,“2不能整除a”這個假設(shè)錯誤,故2能整除a.
例2、在同一平面內(nèi),兩條直線a,b都和直線c垂直。求證:a與b平行。
證明:假設(shè)命題的結(jié)論不成立,即“直線a與b相交”。
設(shè)直線a,b的交點為M,a,c的交點為P,b,c的交點為Q,
如圖所示,則。
這樣的內(nèi)角和
。
這與定理“三角形的內(nèi)角和等于”相矛盾,這說明假設(shè)是錯誤的。
所以直線a與b不相交,即a與b平行。
例3、求證:是無理數(shù)。
證明: 不是無理數(shù),即是有理數(shù),那么它就可以表示成兩個整數(shù)之比,
設(shè),且p,q互素,則。所以 。 ①
故是偶數(shù),
5、q也必然為偶數(shù)。設(shè)q=2k,代入①式,則有,即,
所以p也為偶數(shù)。P和q都是偶數(shù),它們有公約數(shù)2,這與p,q互素相矛盾。
因此,假設(shè)不成立,即“是無理數(shù)”。
(三)、小結(jié):反證法的證題步驟是:(1)作出否定結(jié)論的假設(shè);(2)進行推理,導(dǎo)出矛盾;(3)否定假設(shè),肯定結(jié)論。
應(yīng)用關(guān)鍵:在正確的推理下得出矛盾(與已知條件矛盾,或與假設(shè)矛盾,或與定義、公理、定理、事實矛盾等).
方法實質(zhì):反證法是利用互為逆否的命題具有等價性來進行證明的,即由一個命題與其逆否命題同真假,通過證明一個命題的逆否命題的正確,從而肯定原命題真實.
注:結(jié)合準備題分析以上知識。
反證法的適應(yīng)范圍(“至
6、多”、“至少”、“均是”、“不都”、“任何”、“唯一”等特征的問題)
(四)、練習:1、課本練習1.
2、“過在同一直線上的三點A、B、C不能作圓”. 討論如何證明這個命題?
證法:先假設(shè)可以作一個⊙O過A、B、C三點,
則O在AB的中垂線l上,O又在BC的中垂線m上,
即O是l與m的交點。
但 ∵A、B、C共線,∴l(xiāng)∥m(矛盾)
∴ 過在同一直線上的三點A、B、C不能作圓。
(五)、作業(yè):課本習題1-3: (3)、(4)
補充題:若、,
(1)求證:;
(2)令,寫出、、、的值,觀察并歸納出這個數(shù)列的通項公式;
(3)證明:存在不等于零的常數(shù)p,使是等比數(shù)列,并求出公比q的值.
解:(1)(采用反證法). 若,即, 解得
從而與題設(shè),相矛盾,
故成立.
(2) 、、、、, .
(3)因為 又,
所以,
因為上式是關(guān)于變量的恒等式,故可解得、
五、教后反思:
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